1、軌道交通學院畢業設計（論文）開題報告題目： 濟南地鐵1號線趵突泉路地鐵站基坑開挖支護設計專 業 交通工程班 級 學 號 1211541239姓 名 魏波指 導 教 師 徐辰誠2016 年 2 月 29 日1 / 10文檔可自由編輯打印1 本課題的目的和意義、國內外研究現狀、水平和發展趨勢1.1 課題的目的和意義研究目的：通過了解濟南地鐵趵突泉路站的工程概況、水文地質和周圍環境，然后結合對現有基坑開挖支護工法和車站實際情況的比較選擇出適合本車站的開挖支護方案。接著通過土壓力的計算、結構內力的計算，配筋、驗算、支撐設計、變形估算等對基坑的開挖支護做理論上的數據分析，最后通過施工組織說明各個工序施工

2、的工法和應注意的問題。研究意義：隨著經濟的快速發展，城市綜合規模的快速擴大，中國城市化進程的加快，城市人口的增加給城市交通帶來巨大的壓力，軌道交通也更加突顯出其巨大的作用。有句話叫做“十九世紀修大橋，二十世紀建高樓，二十一世紀開發地下交通資源”。近30年來，中國城市軌道交通正逐漸進入穩步、有序和快速發展階段，尤其是近10年來，在國家政策的正確引導和相關城市對規劃建設軌道交通的積極努力之下，其發展速度、規模和現代化水平，都展現了其后軍突起之勢。地鐵車站的大量建設伴隨著對基坑工程的不懈研究。為了保障在基坑施工的安全，周圍環境不受破壞，就需要采取支護結構對基坑進行支護。基坑支護體系是臨時結構，安全儲

3、備較小，具有較大風險。基坑工程的區域性很強，不同的水文地質及工程地質條件下的基坑工程的差異較大。基坑工程的環境復雜性很明顯，基坑開挖不僅要保證基坑本身的安全穩定，而且要有效的控制基坑周邊地層的變形及對周圍環境的保護。深基坑工程是與眾多因素相關的綜合技術，是一個系統的工程問題，必須具有結構力學、土力學、地基基礎、地基處理、原位測試等多種學科知識，同時具有豐富的施工經驗，并結合擬建場地的土質和周圍環境情況，才能制定出因地制宜的支護結構方案和實施辦法。它與場地工程勘察、支護結構設計、施工開挖、基坑穩定、降水、施工管理、現場監測、相鄰場地施工相互影響等密切相關。基坑設計與施工涉及地質條件、巖土性質、場

4、地環境、工程要求、氣候變化、地下水動態、施工程序和方法等許多相關的復雜問題，是理論上尚待完善、成熟和發展的綜合技術學科。如何根據場地工程性質、水文地質、環境條件制定合理的設計方案；如何在保證穩定性的前提條件下，設計最經濟的方案，也是基坑比較重要的問題。因此在基坑工程設計中，需要嚴謹、周密的分析與計算。1.2 國內外研究現狀與水平國外20世紀30年代，太沙基和皮克等最先從事基坑工程的研究，20世紀60年代在奧斯陸等地的基坑開挖中開始實施施工監測，從20世紀70年代起，許多國家陸續制訂了指導基坑開挖與支護設計和施工的法規 除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等開挖技術外又有了

5、新進展。20世紀80年代前，國內為數不多的高層建筑的地下室多為一層，基坑深不過4m，常采用放坡開挖就可以解決問題。20世紀80年代初才開始出現大量的基坑工程。到20世紀80年代，隨著高層建筑的大量興建，開始出現兩層地下室，開挖深度一般在8m左右，少數超過10m。進入20世紀90年代后，在我國改革開放和國民經濟持續高速增長的形勢下，全國工程建設亦突飛猛進，高層建筑迅猛發展，建筑高度越來越高，同時各地還興建了許多大型地下市政設施、地下商場、地鐵車站等，導致多層地下室逐漸增多，基坑開挖深度超過10m的比比皆是，城市地下空間開挖技術得到了長足發展和提高。我國城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖

6、法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等，這些技術有的已達到國際先進水平，促進了建筑科學技術的進步和施工技術，施工機械和建筑材料的更新與發展。為了保證建筑物的穩定性，建筑基礎都必須滿足地下埋深嵌固的要求，隨之出現的問題也越來越多，這給建筑施工特別是城市中心區的建筑施工帶來了很大的困難。1.3 發展趨勢國外許多國家陸續制訂了指導基坑開挖與支護設計和施工的法規。除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等開挖技術外新進展有：（1）全過程機械化。從護坡、土方開挖、結構施工，包括暗挖法施工的拱架安裝、噴射混凝土、泥漿配制和處理等工序的機械化，同時采用計算機技術進行監控，從而

7、保證了施工安全 快速施工和優良的工程質量。（2）盾構法得到較大發展。近30年內英、美、法、日等國大量采用盾構施工技術，日本已生產盾構近萬臺，用于地鐵、鐵路、公路，水工及管網施工，已出現雙聯、三聯、四聯盾構，能完成三跨地鐵車站，開挖寬度達17m日本正設想設計直徑80m的盾構，在地下建造人造太陽和住宅區。（3）微型盾構和非開挖技術已廣泛應用。主要用于建造各種直徑的雨、污水、自來水管道和電纜管道、微型盾構就是直徑2m以下的盾構。刀盤掘進，遙控和衛星定位控制方向和坡度，然后安裝管片 非開挖技術就是采用微型鉆機，通過切割輪成孔，退回鉆桿后安裝管線或電纜。（4）預砌塊法施工技術。拱圈是在土方開挖后采用拼裝

8、機安裝，管片上留有注漿孔，襯砌拼裝完成后，由注漿孔向壁后注漿，堵塞空隙，增強圍巖與襯砌的共同作用。法國用此法施工的最大單拱跨度達24.48m。（5）預切槽法施工技術。意、法等國制造了一種地層預切槽機，采用鏈條沿拱圈將地層切割出一條寬15cm，長45m的槽縫，然后向槽縫內噴射混凝土，并在其保護下開挖土方，做防水層及二次襯砌，形成隧道。（6）頂管大管棚法。修建地鐵車站時，在頂管內灌混凝土，形成大管棚，再在其保護下進行暗挖施工。（7）微氣壓暗挖法。就是在具有1個大氣壓以下的壓縮空氣環境下，按照“新奧法”原理進行施工。優點是可以排出地下水，保證工作面干燥;由于氣壓存在，可減少地面沉降;還可降低襯砌成本

9、。（8）數字化掘進，又稱計算機化掘進，應用于硬巖工程的開挖在數字化掘進時，鉆桿的推進是程序化的，從一個洞到另一個洞也是自動的。掘進機手可以同時管理3套鉆桿，其作用是監督鉆桿的運動，必要時予以調整。孔位、孔深和掘進序列預先已在掘進機的計算機軟件中安排，掘進方向由激光束控制，實現了孔的嚴格定位，從而可以實現掘進工藝的最優化以及曲線隧道的掘進。數字化掘進的優點是:控制隧道掘進的超挖;實現掘進方案的優化;消除了工作面上的人工測量。2 文獻查閱、調研情況2.1 文獻綜述1）淺談國內外深基坑支護技術的現狀及進展1簡要介紹了深基坑工程中的深基坑支護技術的主要意義及現狀，同時對深基坑支護技術的發展趨勢進行了展

10、望。除了明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構法、沉管法、凍結法及注漿法等開挖技術外新進展有：全過程機械化，盾構法得到較大發展，微型盾構和非開挖技術已廣泛應用，預砌塊法施工技術，預切槽法施工技術，頂管大管棚法，微氣壓暗挖法，數字化掘進，又稱計算機化掘進，應用于硬巖工程的開挖在數字化掘進時，鉆桿的推進是程序化的，從一個洞到另一個洞也是自動的。2）基礎工程技術發展綜述2在對國內外基礎工程技術分析總結的基礎上，重點對我國在同一大面積整體基礎上建有多棟高層建筑或多層建筑的地基基礎設計方法、基礎變剛度調平設計方法、深大基礎回彈以及再壓縮變形特征及計算方法、基礎結構抗浮設計、樁基工程新技術、既有建筑地基基礎的工作性

11、狀及工程應用方法、地鐵交通樞紐工程的地基基礎加固改造等技術成果進行介紹。這些成果體現出我國基礎工程技術的特點和技術先進性。3）深基坑工程設計理論與工程應用4重點對國內外的深基坑穩定與變形研究成果進行了分析與總結。其中包括深基坑工程的土力學問題，深基坑工程在圍護結構施工、降水過程中產生的坑底隆起、基坑穩定問題以及土方開挖各階段的變形預測與控制問題分析與討論，深基坑工程監測與信息化施工等內容。這為本課題的提供一定的參考資料。4）深基坑支護新技術精選集6主要針對基坑支護技術現狀,介紹了一些常用的基坑支護新技術,如土釘支護、錨固支護、復合土釘支護、樁擋墻支護、逆作法等。并介紹各種基坑支護技術的設計和施

12、工、地下水控制、土方開挖、工程監測和周圍環境保護等關鍵內容,并列舉了部分典型的工程案例。對于本課題十分有用。5）淺談基坑穩定性分析7簡要分析了影響基坑穩定性的幾個重要因素,并結合工程實例進行了驗算,同時總結出基坑穩定性的分析和演算方法,最后強調了基坑抗隆起計算在基坑穩定性分析中的重要性。6）地下連續墻的設計施工與應用8介紹了地下連續墻的設計、施工方法及最新的科研成果：地下連續墻概念、槽孔穩定理論、設計方法和試驗檢測成果；泥漿原材料的基本性能，泥漿的技術特性和測試方法、生產和回收技術以及特種泥漿；地下連續墻的各種墻體材料的性能、配比和施工要點；地下連續墻的施工機械、工藝和管理；特種地下連續墻的施

13、工；地下連續墻的應用狀況，對其發展前景進行了展望。這為本課題在設計連續墻時提供一定的參考價值。2.2 調研情況在圖書館、知網、百度學術查閱了許多關于地鐵站基坑開挖支護設計的文獻與資料。其中，深基坑與邊坡支護工程設計施工經驗錄、地下連續墻的設計施工與應用、結構力學、土力學、鋼結構、建筑基坑支護技術規程、建筑樁基技術規范、建筑地基基礎設計規范、混凝土結構設計規范等內容，對本次設計有極大的幫助。3 本課題的基本內容、重點、難點3.1 本課題的基本內容1、 工程概況（1）工程簡介（2）工程地質條件（3）水文地質條件（4）特殊地質條件2、 支護方案的選擇與比較（1）基坑支護的類型及其特點和適用范圍（深層

14、攪拌水泥土圍護墻、土釘墻、排樁支護、槽鋼鋼板樁、鉆孔灌注樁、SMW工法、地下連續墻）（2）方法的比較及確定3、 土壓力計算 （1）地面荷載的確定（2）土壓力計算（3）土層力學參數平均值4、 結構內力計算 （1） 計算理論的確定（2）結構內力計算（3）地下連續墻的配筋計算5、 基坑穩定性分析 （1）基坑的整體穩定性驗算（2）基坑的抗隆起穩定性驗算（3）基坑抗滲流穩定性驗算6、 支撐設計 （1）圍檁設計（2）支撐設計7、 基坑變形估算及控制（1）簡介（2）基坑的變形估算8、 結論3.2 本課題的重點1） 基坑開挖深度下的土壓力2） 結構內力計算3.3 本課題的難點基坑開挖深度下的土壓力計算，需要運

15、用土力學、結構力學和材料力學的理論和公式，而力學知識是個薄弱環節，考慮的因素較多。結構內力計算中需運用等值梁法分析,還需計算支護結構、連續梁各支點的彎矩、剪力，畫出簡圖。4 解決問題的方法、手段、措施等4.1 擬采取的方法和技術首先計算土壓力，通過查閱資料得到土壓力的計算方法：按朗肯土壓力計算主動與被動土壓力強度，計算公式如下： 式中、-朗肯主動與被動他壓力強度，kPa；-地面均勻荷載，kPa； -第i層土的重度，； -第i層土的厚度，m； -朗肯主動與被動土壓力系數； 式中- 計算點土的抗剪強度指標土壓力系數：主動土壓力系數：被動土壓力系數： 其次，選擇合適的方法進行結構內力計算，計算方法很

16、多，有等值梁法、二分之一分擔法、逐層開挖支撐支承力不變法、彈性地基梁法（m法）、有限元計算法等。本設計在結構內力計算時可采用分段等值梁法，計算擋土結構的彎矩和支撐力，并計算樁墻的入土深度。多道支撐等值梁法，當基坑開挖深度較大時，樁體的上端受到支撐（錨桿）的支撐作用，下端受到土體的嵌固作用。應用等值梁法進行計算時，首先應確定反彎點（正負彎矩等于零）的位置，實際上地面下土壓力等于零的位置與彎矩為零的位置很接近，因此計算時用土壓力為零的點代替反彎點的位置。等值梁法需計算固端彎矩并進行分配，最后計算各支點的反力。4.2 選擇的工具硬件方面：計算機。軟件方面：word文檔，excel表格等。4.3 工作

17、進度安排2016.02.28 2016.03.08 查閱資料，完成開題報告撰寫2016.03.08 2016.03.22 撰寫論文提綱，完成文獻綜述和外文參考文獻翻譯2016.03.23 2016.04.13 開始撰寫論文2016.04.14 2016.05.04 計算建模，進行中期檢查2016.05.05 2016.05.15 完成論文撰寫，開始繪圖2016.05.16 2016.05.26 所有圖紙繪制完畢交指導老師看初稿2016.05.27 2016.05.30 根據指導老師建議修改和調整，完成正式稿。2016.05.31 2016.06.12 上傳所有材料，準備答辯，完成答辯。2016

18、.06.13 2016.06.19 論文工作總結、整理材料、歸檔5 論文提綱1、 工程概況2、 支護方案的選擇與比較3、 土壓力計算 4、 結構內力計算 5、 基坑穩定性分析 6、 支撐設計 7、 基坑變形估算及控制8、 結論6 主要參考文獻1 姚志國，李麗詩.淺談國內外深基坑支護技術的現狀及進展.黑龍江，哈爾濱：哈爾濱市建筑工程研究設計院.北京：北京市城現技術服務中心2 宮劍飛，李建民，滕延京.基礎工程技術發展綜述. 土木工程學報. 2012.53 張克恭，劉松玉.土力學.中國建筑工業出版社. 2010.10第三版4 鄭剛，焦瑩編. 深基坑工程設計理論與工程應用. 中國建筑工業出版社. 20105 徐至鈞，王曙光，陳靜. 深基坑與邊坡支護工程設計施工經驗錄. 同濟大學出版社. 20116 徐至鈞，曾憲明，李憲奎. 深基坑支護新技術精選集.中國建筑工業出版社. 20127 馬琳琳，淺談基坑穩定性分析（期刊）. 第37卷第8期8 叢藹森 ,地下連續墻的設計施工與應用. 20029 黃云飛，深基坑實用技術. 兵器工業出版社. 199610 王衛東，王